CN109499915A - 一种用于苹果分选装置的在线视觉检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于苹果分选装置的在线视觉检测系统，包括设置在苹果分选装置的在线视觉检测系统，所述在线视觉检测系统包括苹果表面缺陷检测系统、苹果内部缺陷检测系统，所述苹果表面缺陷检测系统即所述苹果内部缺陷检测系统均包括CCD相机、镜头及计算机；所述苹果表面缺陷检测系统还包括光源、光谱采集单元、控制装置单元；所述苹果内部缺陷检测系统还包括激光光源、激光扩束镜、偏振片、采集电脑、采集信号发生器；所述相机固定安装在所述苹果分选装置的苹果输送带上；在本发明中所述的计算机同时运用于苹果表面缺陷检测系统及苹果内部缺陷检测系统；通过在线视觉检测系统检测苹果表面及内部是否存在缺陷，提高苹果出厂质量。

Description

一种用于苹果分选装置的在线视觉检测系统

技术领域

本发明涉及检测技术领域，具体涉及一种用于苹果分选装置的在线视觉检测系统。

背景技术

苹果作为人们日常生活中的常规消费水果，经常会在购买后发现其已为虫蛀或内部腐烂，苹果霉心病是由多种弱寄生菌混合侵染所致，在发病初期，霉心病病果外观常表现正常，不易辨认，一旦发现，全果已大部腐烂，气温达到一定程度时，各种微生物尤其是霉菌便大量繁殖并产生有毒物质，对人体有较强的危害；并且苹果生长环境复杂，在采摘运输过程也会出现机械损伤；目前，通常采用人工挑选的方式对苹果进行挑选，但是这种检测手段主要是靠人工检查来实现，检测精度低，尤其是针对苹果霉心病及虫蛀无法达到统一的质量标准，因此需要一种专门用于苹果的在线视觉检测系统在苹果出厂前进行检测并将已被虫蛀或带有苹果霉心病的苹果通过苹果分选装置将不合格的苹果剔除，以提高苹果的出厂品质。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于苹果分选装置的在线视觉检测系统，其能够对苹果内部进行检测并通过苹果分选装置将已被虫蛀或内部已腐烂的苹果分选出来，提高苹果的出厂品质。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

一种用于苹果分选装置的在线视觉检测系统，包括设置在苹果分选装置的在线视觉检测系统，所述在线视觉检测系统包括苹果表面缺陷检测系统、苹果内部缺陷检测系统，所述苹果表面缺陷检测系统即所述苹果内部缺陷检测系统均包括CCD相机、镜头及计算机；所述苹果表面缺陷检测系统还包括光源、光谱采集单元、控制装置单元；所述苹果内部缺陷检测系统还包括激光光源、激光扩束镜、偏振片、采集电脑、采集信号发生器；所述相机固定安装在所述苹果分选装置的苹果输送带上；在本发明中所述的计算机同时运用于苹果表面缺陷检测系统及苹果内部缺陷检测系统。

苹果表面缺陷检测系统主要采用高光谱成像技术，苹果内部缺陷检测系统主要采用激光成像检测技术；通过光谱采集单元及采集电脑分别对苹果进行采集，采集内容包括合格苹果的采集及苹果不同缺陷类型的采集，并将采集数据存储在计算机内；在苹果分选装置的应用中，通过高光谱采集单元及CCD相机的结合对苹果输送带上苹果进行图像采集，并将检测的数据传送至所述计算机内，通过与所述计算机内存储的不同缺陷类型的苹果采样进行比对，如果被采集的苹果为不合格苹果，所述苹果分选装置将不合格苹果剔除；在对苹果表面缺陷进行检测的同时对所述苹果输送带上的苹果进行内部表面缺陷的检测，通过CCD相机与采集电脑的配合对输送带上的苹果进行图像采集，并将采集的数据传送至所述计算机内，通过与所述计算机内存储的不同缺陷类型的苹果采样进行比对，如果被采集的苹果为霉心病苹果或是虫蛀苹果，则为不合格苹果，通过所述苹果分选装置剔除；当被检测的苹果同时不存在表面缺陷及内部缺陷时才被判定为合格苹果，检测的合格苹果将随苹果输送带输送至下一工位，而不合格苹果将通过所述苹果分选装置剔除到回收箱内；在所述苹果输送带上设置有光敏传感器，当光敏传感器检测有苹果经过时发出信号给所述计算机，计算机自动控制在线视觉检测系统开始工作。

更进一步的，所述苹果输送带的上方还设有夹持机构以及用于所述夹持机构移动的移动机构。

更进一步的，所述移动机构包括水平移动机构及竖直移动机构。

通过在线检测系统将不合格苹果检测出来，并通过苹果分选装置中的夹持机构将不合格苹果夹取至回收箱内，所述水平移动机构及所述竖直移动机构带动所述夹持机构上下左右的移动来实现将不合格苹果夹取至回收箱处并从回收箱处返回原位。

更进一步的，所述夹持机构包括驱动气缸、驱动气缸安装架、驱动连接块、驱动杆、套筒、驱动臂、调节架、电机、夹持爪支撑杆和夹持爪，驱动气缸设置于驱动气缸安装架上部，驱动连接块与驱动杆之间通过第一铰接轴铰接，驱动杆与驱动气缸安装架之间通过第二铰接轴铰接，驱动气缸的活塞杆通过驱动连接块与驱动杆连接，带动驱动杆绕第二铰接轴转动，调节架设置于驱动臂底部，调节架内部设置电机，电机底部驱动轴与夹持爪支撑杆连接。

在本发明中，所述夹持爪为一种多功能的夹持爪，所述夹持爪的底部安装普通夹持爪和圆形工件夹持爪，普通夹爪和球形工件夹爪对称安装在多功能爪的两侧，普通夹爪呈V字形，圆形工件夹爪远离多功能爪的一侧设有弧形凹槽；所述普通夹持爪及所述圆形夹持爪可拆卸的安装在夹持爪上。

更进一步的，所述水平移动机构包括横杆、固定在横杆两端的安装架、固定板、导向块、水平驱动主气缸、水平驱动副气缸和设置于固定板两端的固定块，水平驱动副气缸与固定板固定连接，导向块固定连接在固定板底部，导向块套设在横杆上，水平驱动主气缸的活塞杆与水平驱动副气缸的活塞杆固定连接，通过水平驱动主气缸和水平驱动副气缸的驱动带动竖直移动机构左右移动。

更进一步的，所述竖直移动机构包括竖直移动气缸、竖直移动气缸活塞杆、导向杆、连接板、安装板、固定杆和夹持机构驱动气缸，竖直移动气缸与固定板连接，竖直移动气缸活塞杆通过连接板与安装板固定连接，安装板上左右对称设置有两个夹持机构驱动气缸，夹持机构驱动气缸用于驱动夹持机构左右移动，安装板通过设置在其两端的安装块与导向杆下端连接，导向杆上端通过固定块与固定板连接。

更进一步的，所述安装块通过螺栓与安装板连接，螺栓外部套设弹性部件，通过调节螺栓和弹性部件的位置实现对导向杆上、下端位置的调节。

在本发明中的驱动气缸、水平驱动主气缸、水平驱动副气缸、竖直移动气缸、夹持机构驱动气缸均连接有电磁阀，本发明中的电磁阀均由本发明的计算机电连接，通过控制电磁阀来控制各个气缸的运动，实现相对应的功能。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、通过苹果表面缺陷检测系统检测苹果表面是否存在缺陷，如苹果表皮是否存在溃烂及其它损伤；

2、通过苹果内部缺陷检测系统检测苹果内部是否存在霉心病或腐烂现象；

3、通过在线视觉检测系统对苹果进行检测并利用苹果分选装置将不合格苹果剔除，以提高苹果的出厂品质。

附图说明

图1为本发明的工作流程图。

图2为本发明高光谱成像系统示意图。

图3本发明激光成像系统示意图。

图4为本发明实施例2中苹果分选装置的结构示意图。

图5为本发明苹果分选装置的俯视图。

图6为本发明苹果分选装置的安装板的侧视图。

图7为本发明苹果分选装置中夹持机构的结构图。

图中：000、苹果分选装置；001、CCD相机；1、苹果输送带；2、夹持机构；201、驱动气缸；202、驱动气缸安装架；203、驱动连接块；204、驱动杆；205、套筒；206、驱动臂；207、调节架；208、电机；209、夹持爪支撑杆；210、夹持爪；211、第一铰接轴；212、第二铰接轴；3、水平移动机构；301、安装架；302、固定板；303、导向块；304、水平驱动主气缸；305、水平驱动副气缸；306、固定块；4、竖直移动机构；401、竖直移动气缸；402、竖直移动气缸活塞杆；403、导向杆；404、连接板；405、安装板；406、夹持机构驱动气缸；407、安装块；5、螺栓；501、弹性部件；6、回收箱；7、横杆。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例1

如图1所示，一种用于苹果分选装置的在线视觉检测系统，包括设置在苹果分选装置000的在线视觉检测系统，所述在线视觉检测系统包括苹果表面缺陷检测系统、苹果内部缺陷检测系统，所述苹果表面缺陷检测系统即所述苹果内部缺陷检测系统均包括CCD相机001、镜头及计算机；所述苹果表面缺陷检测系统还包括光源、光谱采集单元、控制装置单元；所述苹果内部缺陷检测系统还包括激光光源、激光扩束镜、偏振片、采集信号发生器；所述相机固定安装在所述苹果分选装置的苹果输送带上；在本发明中所述的计算机同时运用于苹果表面缺陷检测系统及苹果内部缺陷检测系统。

苹果表面缺陷检测系统主要采用高光谱成像技术，苹果内部缺陷检测系统主要采用激光成像检测技术；通过光谱采集单元及采集电脑分别对苹果进行采集，采集内容包括合格苹果的采集及苹果不同缺陷类型的采集，并将采集数据存储在计算机内；在苹果分选装置000的应用中，通过高光谱采集单元及CCD相机001的结合对苹果输送带1上苹果进行图像采集，并将检测的数据传送至所述计算机内，通过与所述计算机内存储的不同缺陷类型的苹果采样进行比对，如果被采集的苹果为不合格苹果，所述苹果分选装置000将不合格苹果剔除；在对苹果表面缺陷进行检测的同时对所述苹果输送带1上的苹果进行内部表面缺陷的检测，通过CCD相机001与采集电脑的配合对苹果输送带1上的苹果进行图像采集，并将采集的数据传送至所述计算机内，通过与所述计算机内存储的不同缺陷类型的苹果采样进行比对，如果被采集的苹果为霉心病苹果或是虫蛀苹果，则为不合格苹果，通过所述苹果分选装置剔除；当被检测的苹果同时不存在表面缺陷及内部缺陷时才被判定为合格苹果，检测的合格苹果将随苹果输送带1输送至下一工位，而不合格苹果将通过所述苹果分选装置000剔除到回收箱内；在所述苹果输送带上设置有光敏传感器，当光敏传感器检测有苹果经过时发出信号给所述计算机，计算机自动控制在线视觉检测系统开始工作。

关于苹果表面缺陷检测系统，本系统主要采用高光谱成像技术；高光谱成像本质是二维成像技术和光谱技术的结合体；高光谱成像检测波段主要在200-400nm的紫外光、400-760nm的可见光、760~2560mm的近红外光等区域；高光谱成像技术采集连续光谱图像数据为每个像素并且提供一条完整而连续的光谱曲线，光谱成像采集主要是利用分光摄像仪，如图2所示；所述光谱采集单元包括合格苹果的采样以及对不同缺陷类型的苹果进行采样，并存储。

碰伤是苹果中较为常见的表面缺陷之一，由于碰伤会加速苹果的腐烂带来严重经济损失，利用高光谱成像技术对苹果表面碰伤进行检测，首先通过主成分分析获得敏感波段，在对敏感波段图像进行处理，经过试验，在1000-1340nm光谱区域最适合碰伤检测，正确苹果检测正确率达到93%，碰伤苹果检测率达到95%；针对苹果表面溃烂的检测，采用引入光谱信息散度特征识别检测溃疡苹果，正确率高达97.6%；本发明利用高光谱成像技术对苹果表面缺陷进行采集，提取不同尺寸、不同颜色特征、成像方向特征并通过计算机进行预测分类，将不合格苹果通过所述苹果分选装置剔除。

关于苹果内部缺陷检测系统，本系统主要采用激光成像检测技术，如图3所示，主要包括高相干性的激光光源、激光扩束镜、偏振片、CCD相机001、计算机、采集信号发生器构成；激光照射到苹果上，其表面反射光和经过内部组织散斑；激光成像系统使用二阶矩、熵、惯性矩和相关性相应的均值及标准差等16组特征量进行特征量选取和建模，检测准确率均达到97.5%；通过内部组织散斑来确定苹果是否为霉心病苹果；并通过苹果分选装置000将霉心病苹果剔除。

实施例2

如图4-7所示，所述苹果输送带的上方还设有夹持机构2以及用于所述夹持机构2移动的移动机构。

所述移动机构包括水平移动机构3及竖直移动机构4。

通过在线检测系统将不合格苹果检测出来，并通过苹果分选装置000中的夹持机构2将不合格苹果夹取至回收箱内，所述水平移动机构3及所述竖直移动机构4带动所述夹持机构2上下左右的移动来实现将不合格苹果夹取至回收箱6处并从回收箱6处返回原位。

所述夹持机构2包括驱动气缸201、驱动气缸安装架202、驱动连接块203、驱动杆204、套筒205、驱动臂206、调节架207、电机208、夹持爪支撑杆209和夹持爪210，所述驱动气缸201设置于驱动气缸安装架202上部，所述驱动连接块203与所述驱动杆204之间通过第一铰接轴211铰接，所述驱动杆204与所述驱动气缸安装架202之间通过第二铰接轴212铰接，所述驱动气缸201的活塞杆通过所述驱动连接块203与所述驱动杆204连接，带动所述驱动杆204绕第二铰接轴212转动，所述调节架207设置于所述驱动臂206底部，所述调节架207内部设置电机208，所述电机208驱动轴与夹持爪支撑杆209连接。

在本发明中，所述夹持爪210为一种多功能的夹持爪，所述夹持爪的底部安装普通夹持爪和圆形工件夹持爪，普通夹爪和球形工件夹爪对称安装在多功能爪的两侧，普通夹爪呈V字形，圆形工件夹爪远离多功能爪的一侧设有弧形凹槽；所述普通夹持爪及所述圆形夹持爪可拆卸的安装在夹持爪210上。

所述水平移动机构3包括固定在横杆7两端的安装架301、固定板302、导向块303、水平驱动主气缸304、水平驱动副气缸305和设置于所述固定板302两端的固定块306，所述水平驱动副气缸305与所述固定板302固定连接，所述导向块303固定连接在所述固定板302底部，所述导向块303套设在所述横杆7上，所述水平驱动主气缸304的活塞杆与所述水平驱动副气缸305的活塞杆固定连接，通过所述水平驱动主气缸304和所述水平驱动副气缸305的驱动带动所述竖直移动机构4左右移动。

所述竖直移动机构4包括竖直移动气缸401、竖直移动气缸活塞杆402、导向杆403、连接板404、安装板405和夹持机构驱动气缸406，所述竖直移动气缸401与所述固定板302连接，所述竖直移动气缸活塞杆402通过所述连接板404与所述安装板405固定连接，所述安装板405上左右对称设置有两个所述夹持机构驱动气缸406，所述夹持机构驱动气缸406用于驱动所述夹持机构2左右移动，所述安装板405通过设置在其两端的安装块407与所述导向杆403下端连接，所述导向杆403上端通过固定块306与所述固定板302连接。

所述安装块407通过螺栓5与所述安装板405连接，所述螺栓5外部套设弹性部件501，通过调节所述螺栓5和所述弹性部件501的位置实现对所述导向杆403上、下端位置的调节。

在本发明中的驱动气缸201、水平驱动主气缸304、水平驱动副气缸305、竖直移动气缸401、夹持机构驱动气缸406均连接有电磁阀，本发明中的电磁阀均由本发明的控制器电连接，通过控制电磁阀来控制各个气缸的运动，实现相对应的功能。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括哪些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于苹果分选装置的在线视觉检测系统，其特征在于，包括设置在苹果分选装置（000）的在线视觉检测系统，所述在线视觉检测系统包括苹果表面缺陷检测系统、苹果内部缺陷检测系统，所述苹果表面缺陷检测系统即所述苹果内部缺陷检测系统均包括CCD相机（001）、镜头及计算机；所述苹果表面缺陷检测系统还包括光源、光谱采集单元、控制装置单元；所述苹果内部缺陷检测系统还包括激光光源、激光扩束镜、偏振片、采集电脑、采集信号发生器；所述CCD相机固定安装在所述苹果分选装置（000）的苹果输送带（1）上。

2.根据权利要求1所述的一种用于苹果分选装置的在线视觉检测系统，其特征在于，所述苹果输送带（1）的上方还设有夹持机构（2）以及用于所述夹持机构（2）移动的移动机构。

3.根据权利要求2所述的一种用于苹果分选装置的在线视觉检测系统，其特征在于，所述移动机构包括水平移动机构及竖直移动机构。

4.根据权利要求2所述的一种用于苹果分选装置的在线视觉检测系统，其特征在于，所述夹持机构（2）包括驱动气缸（201）、驱动气缸安装架（202）、驱动连接块（203）、驱动杆（204）、套筒（205）、驱动臂（206）、调节架（207）、电机（208）、夹持爪支撑杆（209）和夹持爪（210），所述驱动气缸（201）设置于驱动气缸安装架（202）上部，所述驱动连接块（203）与所述驱动杆（204）之间通过第一铰接轴（211）铰接，所述驱动杆（204）与所述驱动气缸安装架（202）之间通过第二铰接轴（212）铰接，所述驱动气缸（201）的活塞杆通过所述驱动连接块（203）与所述驱动杆（204）连接，带动所述驱动杆（204）绕第二铰接轴（212）转动，所述调节架（207）设置于所述驱动臂（206）底部，所述调节架（207）内部设置电机（208），所述电机（208）驱动轴与夹持爪支撑杆（209）连接。

5.根据权利要求3所述的一种用于苹果分选装置的在线视觉检测系统，其特征在于，所述水平移动机构（3）包括固定在横杆（7）两端的安装架（301）、固定板（302）、导向块（303）、水平驱动主气缸（304）、水平驱动副气缸（305）和设置于所述固定板（302）两端的固定块（306），所述水平驱动副气缸（305）与所述固定板（302）固定连接，所述导向块（303）固定连接在所述固定板（302）底部，所述导向块（303）套设在所述横杆（7）上，所述水平驱动主气缸（304）的活塞杆与所述水平驱动副气缸（305）的活塞杆固定连接，通过所述水平驱动主气缸（304）和所述水平驱动副气缸（305）的驱动带动所述竖直移动机构（4）左右移动。

6.根据权利要求3所述的一种用于苹果分选装置的在线视觉检测系统，其特征在于，所述竖直移动机构（4）包括竖直移动气缸（401）、竖直移动气缸活塞杆（402）、导向杆（403）、连接板（404）、安装板（405）和夹持机构驱动气缸（406），所述竖直移动气缸（401）与所述固定板（302）连接，所述竖直移动气缸活塞杆（402）通过所述连接板（404）与所述安装板（405）固定连接，所述安装板（405）上左右对称设置有两个所述夹持机构驱动气缸（406），所述夹持机构驱动气缸（406）用于驱动所述夹持机构（2）左右移动，所述安装板（405）通过设置在其两端的安装块（407）与所述导向杆（403）下端连接，所述导向杆（403）上端通过固定块（408）与所述固定板（302）连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于苹果分选装置的在线视觉检测系统，其特征在于，所述安装块（407）通过螺栓（5）与所述安装板（405）连接，所述螺栓（5）外部套设弹性部件（501），通过调节所述螺栓（5）和所述弹性部件（501）的位置实现对所述导向杆（403）上、下端位置的调节。